L’AGRICULTURE ENTRE POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE ET CHANGEMENT CLIMATIQUE

AGRICULTURE
LES ENJEUX SOCIÉTAUX
L’AGRICULTURE ENTRE POLLUTION
ATMOSPHÉRIQUE ET CHANGEMENT
CLIMATIQUE
AGRICULTURE IN THE SCOPE OF BOTH AIR
POLLUTION AND CLIMATE CHANGE
Pierre CELLIER
Sophie GENERMONT
UMR Ecosys, INRA-AgroParisTech - Université Paris-Saclay, Thiverval-Grignon,
France.
Résumé
Abstract
Les agroécosystèmes sont des sources et des puits
à la fois de polluants atmosphériques et de gaz à
effet de serre et, par là-même, ils interviennent dans
les relations entre climat et pollution de l’air. Cette
contribution, positive ou négative, résulte de processus
complexes, à la fois directs et indirects, et prend des
formes très diverses : augmentation ou diminution
des émissions et dépôts, augmentation attendue de
la fréquence des feux, modification de la protection
phytosanitaire, etc. Comme pour la plupart des
processus biologiques, les incertitudes sont importantes
et les verrous de connaissances restent nombreux,
alors qu’une connaissance des différents facteurs
d’influence, naturels et anthropiques, est nécessaire
pour limiter la contribution des agroécosystèmes à la
fois au changement climatique et à la pollution de l’air,
tout en préservant les performances économiques de
l’activité agricole. Enfin, l’agriculture est concernée par
tout un ensemble de politiques publiques relatives au
changement climatique et à la pollution de l’air, mais
également à la pollution des eaux et à la protection
de l’environnement, politiques publiques qui peuvent
interagir en synergie ou être antagonistes.
Agroecosystems are sources and sinks of atmospheric
pollutants and greenhouse gases. They are therefore
involved in climate change and air pollution and their
cross-relations. This contribution can be positive or
negative. It results from complex processes, both direct
and indirect, which are related to a range of topics:
increase or decrease of emission and deposition,
increase in fire frequency, change in plant protection,
etc. As for most of biological processes, there are large
uncertainties and knowledge is lacking over a range
of fields. However it is necessary to have a global
overview of the involved processes and drivers when
trying to limit the contribution of agroecosystem both
to climate change and air pollution, with attention to
the economic sustainability of agriculture under global
change. Moreover agriculture activities refer to public
policies related not only to climate change and air
pollution but also water pollution or protection of the
environment. These policies may interact positively or
be antagonist.
Keywords
Ammonia, particles, volatile organic compounds,
interactions, integrated modelling.
Mots-clés
Ammoniac, particules, composés organiques volatils,
interactions, modélisation intégrée.
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1. Les agroécosystèmes
au cœur des interactions
entre changement climatique
et pollution de l’air
Le changement climatique et la pollution de
l’air sont, par bien des aspects, très liés. Les
principales sources de dioxyde de carbone
(CO2), à savoir l’extraction et la combustion
de combustibles fossiles, sont non seulement
des déterminants de premier ordre du changement climatique, mais aussi des sources
majeures de polluants atmosphériques tels que
les oxydes d’azote (NOx) et les particules primaires et secondaires. De plus, les polluants
néfastes pour les écosystèmes contribuent au
changement climatique en affectant le potentiel
de stockage de carbone dans les écosystèmes ;
d’autres modifient la fraction du rayonnement
AGRICULTURE
solaire réfléchie ou absorbée par l’atmosphère,
affectant positivement ou négativement le bilan
radiatif de l’atmosphère à l’échelle régionale et,
par effet de cascade, le pouvoir de réchauffement global. Les polluants à courte durée de vie
qui ont un impact sur l’effet de serre (SLCPs en
anglais, pour Short-Lived Climate-forcing Pollutants) comprennent le méthane, le carbone-suie,
l’ozone troposphérique et les aérosols. Ils ont
des impacts très significatifs sur le climat, et on
cherche aujourd’hui de plus en plus à aborder la
question du changement climatique et de la pollution de l’air de manière conjointe (figure 1) (voir,
par exemple, l’initiative « The Climate and Clean
Air Coalition », Lode, 2014).
Les activités agricoles, que ce soit au niveau
des agroécosystèmes ou des infrastructures
des exploitations agricoles (bâtiment, stockage
Figure 1. Illustration des liens entre les polluants atmosphériques et les impacts sur la santé humaine,
sur les écosystèmes et le climat (adapté d’après EEA, 2012). Les composés cerclés de vert sont ceux
qui concernent l’agriculture, l’épaisseur du trait étant fonction de l’importance des émissions agricoles
pour ce composé. Les cercles rouges indiquent que les composés ont également un pouvoir d’effet de
serre direct (cercle continu) ou indirect (cercle en tirets).
Major air pollutants clustered according to impacts on human health, ecosystems and the climate
(adapted from EEA, 2012). The chemical compounds circled in green are those concerning closely
agriculture, with line width related to the importance of agricultural emissions. Compounds which also
have a radiative effect are circled in red (direct effect in continuous lines, indirect effect in dashed
lines).
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de produits agricoles ou d’effluents, engins agricoles), interviennent de manière très directe dans
ces interactions entre pollution de l’air et changement climatique. Elles sont aujourd’hui clairement
identifiées comme contribuant, au même titre que
les autres activités anthropiques, au changement climatique et à la pollution de l’air (voir, par
exemple, Faburé et al. (2011) ; EEA (2012) ; Cellier et al. (2013)). Ce sont des sources de gaz à
effet de serre à longue durée de vie, telles que le
CO2 (utilisation de combustibles fossiles, respiration du sol et des cultures), le protoxyde d’azote
(N2O) (conséquence de la fertilisation azotée)
et le méthane (CH4) (fermentation entérique
des ruminants, fermentation anaérobie lors de
la gestion des effluents) mais aussi de SLCPs :
particules primaires (travail du sol, combustion),
ammoniac (NH3) et Composés Organiques Volatils (COV), conduisant à la formation de particules
secondaires (Bessagnet et al., dans ce numéro),
oxydes d’azote et COV conduisant à la formation
d’ozone (O3) et, là encore, de particules secondaires. Ce sont également des sources indirectes
de N2O, par le biais des émissions d’ammoniac.
La réciproque est vraie : les cultures et les
forêts sont affectées par le changement climatique et la pollution de l’air. Les êtres vivants sont,
par nature, en lien très direct avec l’environnement, qu’il s’agisse de facteurs climatiques ou de
contaminations provenant de diverses sources
de pollutions organiques ou minérales. Le fonctionnement des écosystèmes est, de manière
générale, fortement dépendant du rayonnement,
de la température et de la présence d’eau, donc
des précipitations. Ils peuvent être significativement affectés par la pollution de l’air, de manière
positive (e.g. dépôts atmosphériques et stockage
de carbone) ou négative (e.g. dysfonctionnement
liés à l’acidification, l’eutrophisation, la contamination par des éléments-traces métalliques ou
des polluants organiques persistants, diminution
du rayonnement visible). Le lien entre le changement climatique et l’effet de serre est également
présent au cœur des processus biologiques de
base de la biosphère. Certains mécanismes biologiques produisent simultanément des polluants
et des composés à effet de serre, par exemple
les transformations de l’azote par la microflore du
sol, qui produisent du N2O et des NOx par nitrification et dénitrification. De plus, comme le changement climatique a un impact potentiellement
important sur le niveau de pollution de l’air (Jacob
et Winner, 2009 ; Monks et al., 2009) en modifiant à la fois les sources primaires de polluants
(sensibilité à la température et à la pluviométrie)
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et les mécanismes chimiques conduisant à la
formation de polluants secondaires, l’impact de
la pollution de l’air sur les agroécosystèmes (Le
Thiec et Castell, dans ce numéro) est susceptible
d’évoluer significativement.
Pour illustrer la multiplicité des liens entre pollution de l’air et changement climatique au sein
des agroécosystèmes, le cas de l’azote est assez
illustratif. Les différentes activités anthropiques
perdent de l’azote réactif1 vers l’environnement
(air, eaux, écosystèmes) sous forme oxydée
(NOx, N2O, HNO3) ou réduite (NH3, NH4+), source
de polluants atmosphériques (NH3, NOx) et de
composés à effet de serre (N2O) (Cellier et al.,
2013 ; Génermont et al., dans ce numéro). Lorsqu’on fait un bilan d’azote à l’échelle d’un pays,
d’un continent ou à l’échelle globale, on voit que
la majeure partie de l’azote réactif est mobilisée
pour l’agriculture : production industrielle d’engrais, effluents d’élevage, transferts d’aliment
pour les animaux. On peut faire le même diagnostic pour les pertes vers l’environnement. Ces
différentes fuites peuvent aussi avoir des effets
indirects sur l’effet de serre. Cela est illustré sur
la figure 2 où un bilan a été fait à l’échelle de l’Europe (Butterbach-Bahl et al., 2011). On peut voir
que la contribution de l’azote (donc essentiellement l’agriculture), représentée par les barres
d’histogramme vertes, touche à la contribution
de plusieurs composés au pouvoir de réchauffement :
-
directement, par les émissions de N2O
consécutives à la fertilisation azotée ou
par l’absorption de CH4 par les sols ;
-
indirectement, par la formation dans
l’atmosphère de particules secondaires
à partir des émissions d’ammoniac, ou
d’ozone à partir des émissions de NOx et
COV biogéniques ;
-
indirectement, par le biais des dépôts
atmosphériques d’azote qui favorisent
le stockage de carbone dans les
écosystèmes.
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Figure 2. Contribution de différents composés chimiques présents dans l’atmosphère et de
différentes caractéristiques des surfaces continentales sur le pouvoir de réchauffement à l’échelle
de l’Europe. La contribution de l’azote est indiquée en vert (Butterbach-Bahl et al., 2011).
Estimate of the change in global radiative forcing (RF) due to European emissions and the effect
of European anthropogenic reactive N emissions to the atmosphere. Light green bars: positive
radiative forcing due to direct/indirect effects of reactive N. Dark green bars: negative radiative
forcing due to direct / indirect effects of reactive N (Butterbach-Bahl et al., 2011).
Dans cet article, nous chercherons à montrer
en quoi les agroécosystèmes interviennent dans
les relations entre climat et pollution de l’air, et
quelles sont les principales incertitudes et les
verrous de connaissances. Cette interrogation
générale couvre différentes questions : en quoi
les émissions et dépôts de polluants atmosphériques dans les agroécosystèmes contribuent-ils
à une modification du climat régional ou global
(e.g. Fowler et al., 2009 ; Sutton et al., 2013) ?
Dans quelle mesure le changement climatique
modifierait-il les émissions de polluants dans les
agroécosystèmes ? Quelles sont les interactions
et rétroactions entre émissions et impacts, entre
polluants et composés à effet de serre au sein
des agroécosystèmes (Arneth et al., 2012) ? Ces
relations peuvent être directes (e.g. un accroissement de la température produit une augmentation des émissions) ou indirectes (e.g. le changement climatique produit une modification de la
composition ou du fonctionnement des agroécosystèmes, qui produit une modification des émissions ou dépôts de polluants). Nous ne traiterons pas spécifiquement des émissions de gaz
à effet de serre majeurs (CO2, N2O, CH4) mais
nous considérerons leurs interactions possibles
avec la pollution de l’air. Nous nous situerons à
différentes échelles d’espace, avec toutefois un
focus sur la France et l’Europe qui représentent
des zones d’agriculture plutôt intensive.
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AGRICULTURE
Énergie
Particules*
Polluants
gazeux
Gaz à effet
de serre
Industrie
Résidentiel
Agriculture/ Forêt
Transport
PM1
--
11
62
6
17
PM2,5
--
22
48
9
17
PM10
--
29
33
20
14
TSP
--
29
11
53
5
COVNM*
--
36
41
NH3
--
NOx
8
13
10
SO2
45
38
12
N2O
--
5
CH4
--
CO2
PRG*
10
97
10
54
--
89
--
19
--
76
--
14
23
24
--
34
11
21
20
21
26
PM1/PM2,5/PM10 = particules dont le diamètre est inférieur à 1/2,5/10 µm ;
TSP = poussières totales en suspension ;
COVNM = Composés Organiques Volatils Non Méthaniques ;
PRG = Pouvoir de Réchauffement Global
*
Tableau 1. Distribution sectorielle des émissions de polluants atmosphériques et de gaz à effet de
serre pour l’année 2014 en France. La contribution de l’agriculture et des forêts est en vert. Les chiffres
(en %) indiquent la contribution de l’agriculture et de la forêt aux émissions nationales. L’absence de
chiffre indique une contribution faible (source : Citepa, 2014).
Distribution of atmospheric pollutants and greenhouse gas emissions according to the activity sectors
in France in 2014. The contribution of agriculture and forestry is highlighted in green. The numbers give
the contribution of agriculture and forestry to national emissions. No number stands for a low contribution (from Citepa, 2014).
2. Les agroécosystèmes
sont des sources et
des puits de polluants
atmosphériques, qui
contribuent aux cycles des
composés à effet de serre
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2.1. Des sources de
composés primaires et de
précurseurs
2.1.1. Particules primaires
et précurseurs de particules
secondaires
Les agroécosystèmes sont des sources primaires de particules, telles que celles qui sont
issues de l’érosion éolienne ou du travail du sol,
des opérations de récolte ou des activités d’élevage (manutention, déplacement des animaux)
(Faburé et al., 2011). Cette contribution est très
significative au niveau français (Citepa, 2014 ;
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voir tableau 1), mais la part de l’agriculture est
plus faible pour les particules fines qui sont les
plus nocives pour la santé humaine et les plus
impactantes pour le climat, positivement ou négativement. Ce sont également des sources de précurseurs : l’agriculture est de loin la principale
source d’ammoniac qui conduit à la formation
de particules secondaires (nitrate d’ammonium,
sulfate d’ammonium…). Alors qu’elles étaient
autrefois peu prises en considération, on sait
aujourd’hui que les particules secondaires contribuent fortement à la charge atmosphérique en
particules, voire même aux pics de pollution particulaire, que ce soit à l’échelle régionale (zone
urbaine et périurbaine) ou à l’échelle globale
(Paulot et Jacob, 2013 ; Petit et al., 2015 ; Wang
et al., 2015). Hormis les particules primaires
issues de la combustion, ce sont surtout des particules à effet réfléchissant pour le rayonnement
solaire, donc refroidissantes, qui sont produites
par les activités agricoles.
2.1.2. Composés organiques
volatils et composés dérivés
Les agroécosystèmes, mais surtout les forêts,
sont des sources importantes de composés
organiques volatils, conduisant également à la
formation de particules organiques secondaires
et d’ozone (Fowler et al., 2009). Les émissions
d’oxydes d’azote par les sols, si elles ne représentent pas une fraction importante au niveau
d’un pays comme la France, contribuent également à la formation d’ozone, avec une efficacité
d’autant plus importante qu’elles sont souvent la
principale source de NOx dans les zones rurales,
où la formation d’ozone est limitée par les NOx
(Rolland, 2008).
2.1.3. Le cas du méthane
Enfin, l’élevage des ruminants, principalement
l’élevage bovin, est une source importante de
CH4, à la fois gaz à effet de serre et composé
réactif intervenant dans le cycle de l’ozone (Fiore
et al., 2002 ; Fowler et al., 2009). Il peut y avoir
des corrélations fortes entre les émissions de
méthane et d’ammoniac.
2.2. Des émissions
directement affectées
par l’augmentation
des températures et
la modification de la
pluviométrie
Les principales causes des impacts du changement climatique sur les écosystèmes terrestres
peuvent se résumer en une augmentation de la
température moyenne, une variation des régimes
pluviométriques et des occurrences plus élevées
d’événements extrêmes (canicules, sécheresse,
inondations…). Tous ces changements présentent une forte variabilité aux échelles continentales et régionales, d’une part, à l’échelle
saisonnière, d’autre part. Les processus naturels
étant très dépendants des facteurs climatiques,
les écosystèmes vont présenter une réponse
forte au changement climatique. L’un des impacts
du changement climatique sur la pollution de l’air
est notamment une augmentation des sources de
polluants primaires et de précurseurs. Sutton et
al. (2013) estiment ainsi que les émissions d’ammoniac pourraient être doublées d’ici 2100, pour
partie en raison de l’augmentation de la température, le reste étant dû à l’augmentation nécessaire de la production agricole et de l’usage d’intrants (combustibles fossiles, fertilisants, produits
phytosanitaires) qui en résultera.
Une augmentation des émissions de COV
par la végétation et des oxydes d’azote par les
sols (Karl et al., 2009), toutes deux consécutives à l’augmentation de la température, devrait
conduire à un accroissement des teneurs en
ozone et en particules secondaires dans l’atmosphère (Jacob et Winner, 2009). Ces tendances peuvent toutefois être affectées par les
changements de régime pluviométrique et leurs
conséquences sur les teneurs en eau dans les
sols, qui affectent fortement les mécanismes physicochimiques (e.g. volatilisation d’ammoniac) et
le fonctionnement des plantes et de la microflore
du sol, à l’origine de la plupart des émissions de
polluants atmosphériques et de gaz à effet de
serre dans les agroécosystèmes et les forêts.
Des événements extrêmes, tels que les sècheresses estivales ou les canicules, sont souvent
accompagnés de pics d’ozone, mais leur effet sur
la végétation pourrait être limité par le fait que la
fermeture des stomates (qui permet jusqu’à un
certain point de résister à la sécheresse) limite
l’absorption d’ozone par la végétation et donc les
impacts associés.
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Le bilan n’est donc pas toujours facile à établir. Prendre en compte l’ensemble des effets liés
au changement climatique dans les modèles de
prévision de la qualité de l’air demande donc de
modéliser de manière aussi explicite que possible
le fonctionnement des écosystèmes et en particulier des sols (Fowler et al., 2009 ; Arneth et al.,
2012 ; Sutton et al., 2013).
2.3. Des effets indirect sur
le changement climatique
par le biais des dépôts
atmosphériques
Dans le cycle des polluants atmosphériques,
les dépôts sont un terme essentiel car ils constituent un puits souvent important quantitativement
et quasi définitif (les composés sont absorbés et
dégradés par les plantes et les micro-organismes
du sol). Ces dépôts prennent différentes formes,
sèches (gaz ou particules) ou humides (composés dissous ou particulaires dans les précipitations). Les proportions de ces différentes formes
varient selon les molécules déposées : en Europe
de l’Ouest, les dépôts d’azote sont partagés entre
forme humide et forme sèche, avec un dépôt sec
particulaire marginal (Asman et al., 1992), alors
que les dépôts d’éléments non volatils, tels que
le calcium ou le magnésium, se font uniquement
sous forme particulaire (Fowler et al., 2009). Les
dépôts atmosphériques ont des impacts généralement négatifs sur les écosystèmes (acidification, eutrophisation, atteinte à la biodiversité)
lorsqu’ils dépassent certaines limites appelées
charges critiques (Bobbink et Hettelingh, 2011).
Mais ce sont aussi une source de nutriments
(azote, soufre, calcium, magnésium...) qui peut
Figure 3. Gammes observées ou calculées de la séquestration de carbone par kg d’azote apporté
dans la biomasse aérienne et le sol, pour des forêts et des landes (Erisman et al., 2011).
Observed or calculated ranges in C sequestration per kg N addition in above-ground biomass and in
soil organic matter for forests and heathlands (from Erisman et al., 2011).
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être très significative et augmenter leur productivité et donc le stockage de carbone dans la biomasse aérienne (forêts, en particulier) et le sol.
Ils ont, par ce biais, un impact positif sur le
changement climatique. Une synthèse de la littérature montre que les écosystèmes stockent en
moyenne de 35 à 65 kg de carbone par kg d’azote
total déposé sur les écosystèmes (Erisman et
al., 2011) (figure 3). Cet effet positif des dépôts
atmosphériques est surtout significatif pour les
écosystèmes naturels, forestiers et agricoles à
bas niveaux d’intrants. Les systèmes agricoles
conventionnels reçoivent en effet des quantités d’azote bien supérieures aux dépôts atmosphériques, par l’épandage d’engrais minéraux
ou organiques. Mais cette capacité de
stockage de carbone peut être fortement
impactée par des événements climatiques
extrêmes lorsque des événements de
sècheresse ou de canicule affectent profondément la production primaire des écosystèmes, ou accélèrent les processus
de dégradation des matières organiques
(Ciais et al., 2005).
À l’inverse, les dépôts d’ozone affectent
très significativement la photosynthèse,
qui est à l’origine du stockage de carbone
dans les sols. Par ce biais, ils pourraient
avoir un effet significatif sur le climat en diminuant
le potentiel de stockage de carbone des écosystèmes. Sitch et al. (2007) ont évalué que cet effet
pourrait être supérieur au potentiel de réchauffement de l’ozone, qui est pourtant le 3e après le
dioxyde de carbone et le méthane.
3. Le changement
climatique peut avoir
d’autres conséquences
sur la contribution des
agroécosystèmes à la
pollution de l’air
Le changement climatique agit également
en modifiant d’autres composantes des écosystèmes, conduisant par là même à des émissions
potentiellement accrues de polluants atmosphériques. Nous en avons retenu ici deux exemples.
En augmentant la période de végétation des
écosystèmes et la durée des périodes sèches
dans certaines zones écoclimatiques, le changement climatique pourrait augmenter très sensiblement les risques de feux, en particulier sur forêts,
et donc les émissions de particules et autres
composés organiques ou minéraux produits par
ces feux. Utilisant un modèle couplé de scénario
de changement climatique et de sensibilité de la
forêt au feu, Flannigan et al. (2000) estiment que
la surface de forêts brûlées pourrait doubler dans
certaines zones du Canada à la fin du XXIe siècle.
En Europe du Sud, Bedia et al. (2014) prévoient
une augmentation très substantielle du risque
de feux dans l’ensemble des régions du pourtour méditerranéen avec, sur certaines régions,
des dépassements de seuils critiques (FWI > 50)
(figure 4).
Figure 4. Valeur moyenne de l’indice de risque
de feux FWI (Fire Weather Index) dans différentes régions du pourtour méditerranéen, pour
la situation actuelle (1971-2000) et trois périodes
futures pour le scénario A1B (2011-2040,
2041-2070 et 2071-2100). Les lignes verticales
indiquent les valeurs minimum et maximum des
quatre périodes analysées (Bedia et al., 2014).
Mean values of the fire danger index in different countries/regions of the Mediterranean, for
the present (1971–2000) and the three future
periods of the A1B emission scenario (2011–
2040, 2041–2070 and 2071–2100). Vertical lines
indicate the minimum and maximum values of
the four periods analysed (Bedia et al., 2014).
L’un des effets attendus du changement climatique est une modification de la propagation des
ravageurs des cultures, qu’il s’agisse de maladies
fongiques ou d’insectes, avec notamment l’apparition d’espèces invasives. Il en résultera une évolution des stratégies de protection des cultures.
En dépit de ses impacts sur l’environnement et
la santé, la protection des cultures est importante
pour la production alimentaire mondiale, mais
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aussi pour le bilan de gaz à effet de serre des
agroécosystèmes. En augmentant la production
par unité de surface, elle améliore
ce bilan par unité de produit, même
si des besoins accrus en azote
peuvent modérer cet effet. Cela
pourrait limiter le besoin d’extension des zones agricoles (Berry
et al., 2010 ; Hughes et al., 2011).
Ces évolutions pourraient cependant aboutir à une augmentation
des usages des produits phytosanitaires, facteur de pollution de l’air
(Bedos et al., 2002 ; Lichiheb et al.,
2015), en contradiction avec l’objectif actuel de réduction de leur
usage (plan Ecophyto en France ;
Millet et Bedos, dans ce numéro).
nismes entre ces différentes politiques conduisant à des transferts de pollution et d’impacts.
4. Agroécosystèmes,
pollution de l’air, changement
climatique et politiques
publiques
Figure 5. Vue d’ensemble des politiques
publiques et directives concernant l’agriculture
(source : Oenema et al., 2007). Les noms en
caractères rouges concernent la pollution de
l’air, ceux en italiques le changement climatique, les autres d’autres problématiques environnementales.
Overview of the EU policy instruments directly
and indirectly acting on the use and losses of N
in agriculture. The directives in red are related
to air pollution, those in italics to climate change
and the others to other environmental policies
(from Oenema et al., 2007).
L’agriculture est concernée actuellement, ou le
sera dans un proche avenir, par de nombreuses
politiques publiques liées à la qualité des eaux,
de l’air, au changement climatique, à la qualité
des milieux… (figure 5). Ces politiques publiques
émettent généralement des recommandations,
voire des obligations, visant à réduire les émissions de polluants de l’air et des eaux, et de gaz
à effet de serre. Alors que la problématique de la
qualité des eaux est depuis plusieurs décennies
bien ancrée dans la profession agricole et l’opinion publique, celle de la contribution de l’agriculture au changement climatique est émergente, en
particulier via les émissions de N2O par les sols
agricoles, et de méthane par l’élevage bovin. La
problématique de la pollution de l’air a émergé
encore plus récemment, avec des focus particuliers sur la contribution des émissions d’ammoniac à la formation de particules secondaires au
printemps (Faburé et al., 2011 ; Bessagnet et al.,
dans ce numéro) et l’impact d’applications de pesticides à proximité de zones habitées. La prise de
conscience, à la fois des professionnels de l’agriculture et de la société, a toutefois été rapide, et
des actions devraient se mettre en place à des
échéances relativement courtes.
Oenema et al. (2009) ont, par exemple, montré
que les mesures visant à limiter les émissions
d’ammoniac (limitation de la pollution de l’air)
pouvaient avoir un impact négatif sur la lixiviation
de nitrate (donc la qualité des eaux) et les émissions de N2O (donc le climat).
Au-delà des mesures monothématiques, il est
donc important de tenter d’approcher ces questions de manière intégrée. C’est, par exemple, le
sens d’actions conduites depuis quelques années
dans le cadre de la convention de Genève pour
une approche intégrée multi-impact sur l’azote
(http://www.clrtap-tfrn.org/), ou l’initiative « The
Climate and Clean Air Coalition », (Lode, 2014).
Outre le fait que cette multiplicité de politiques
et de mesures peut conduire à une certaine inefficacité et à des réactions négatives de la part des
professionnels, il y a de vrais risques d’antago-
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Conclusions : une
nécessaire intégration entre
processus d’émission,
de dépôts et d’impacts à
différentes échelles pour
l’action et la prospective
La forte dépendance des écosystèmes, et
notamment les systèmes agricoles et les forêts,
aux facteurs du climat et du sol les rend très sensibles au changement climatique, d’une manière
qui peut être positive ou négative. Cette sensibilité
au climat prend des voies très diverses, directes
et indirectes, et affecte les émissions et les dépôts
de polluants ainsi que les impacts dans ces écosystèmes et, par différentes rétroactions, leur
contribution au changement climatique. Devant
la multiplicité des processus et des interactions, il
convient d’améliorer ces connaissances par une
meilleure prise en compte des processus à l’interface végétation-atmosphère et des pratiques
anthropiques de gestion de ces milieux. L’un des
verrous majeurs se situe aujourd’hui dans notre
capacité à prendre en compte dans des modèles
l’ensemble des facteurs influençant les émissions, qu’ils soient d’origine naturelle (sols, climat,
biosphère) ou anthropique (pratiques culturales
dont les apports d’intrants, choix de systèmes de
AGRICULTURE
production…). Cela est nécessaire pour identifier
les leviers et trouver les meilleurs compromis permettant de limiter l’impact des activités agricoles
sur le changement climatique et la pollution de
l’air, tout en évitant d’affecter la qualité des eaux
et la biodiversité. Cette réflexion doit également
prendre en compte les possibles modifications
d’usage des sols.
Compte tenu de la sensibilité des agroécosystèmes aux facteurs du climat et à la pollution de
l’air, il est également nécessaire d’intégrer ces
connaissances pour élaborer différents scénarios
climatiques. Ces scénarios doivent être régionalisés, parfois à des échelles fines, pour prendre
en compte la diversité des situations. Ces outils
doivent aussi permettre de faire la part entre les
différents effets sur le climat et la pollution de l’air,
mais considérant également d’autres questions
environnementales (par exemple, qualité des
eaux, limitation de l’usage des pesticides…). De
telles approches sont nécessaires pour trouver
les meilleurs compromis pour aider à la décision
publique. Cela passe aussi par le dialogue entre
des communautés d’acteurs différents (climat,
pollution de l’air, écologie, agriculture, forêts, économistes, aménageurs, décideurs publics…).
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Notes
1. On entend par azote réactif (Nr) tous les composés azotés biologiquement, photochimiquement ou radiativement actifs dans
l’atmosphère et la biosphère terrestre et aquatique (NH3 et NH4+, NOx, HNO3, N2O, NO3– …) et les formes organiques (e.g. urée,
amines, protéines et acides nucléiques).
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